JP2008312372A - Power conversion apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device capable of keeping output current in balance without having an effect due to integration of errors and use of dedicated voltage detection circuit. <P>SOLUTION: The power conversion device has: a three-phase inverter constituted to form each phase by output from at least one unit inverter 1 for obtaining a single-phase AC output from a DC power supply 11; control means 5 for controlling output voltage by giving gate pulse to each phase of the three-phase inverter; and current detection means 3 for directly or indirectly detecting each output current of the unit inverters 1. The control means 5 includes: a main control unit 6 for producing desired output voltage commands of three phases having desired frequency; current unbalance correction means 8 for correcting at least two phases out of the output voltage commands according to a deviation from the average values of output currents of three phases obtained by the current detection means 3; and PWM control means 7 for generating gate pulses based on a correction voltage command corrected by the current unbalance correction means 8. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は電力変換装置に係り、特に互いに異なる直流電源から各相の出力電圧を得るようにした3相出力の電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a three-phase output power conversion device that obtains an output voltage of each phase from mutually different DC power sources.

従来、高調波の抑制や高圧出力を得ることを目的とした多レベル電力変換装置として、2レベルや3レベルなどの3台の単相インバータの出力を3相スター接続した多レベルインバータや、複数台の単相インバータの出力を直列接続したものを3相スター接続した構成の多レベルインバータが知られている。   Conventionally, as a multi-level power converter for the purpose of suppressing harmonics and obtaining a high-voltage output, a multi-level inverter in which the outputs of three single-phase inverters such as two or three levels are connected in a three-phase star, A multi-level inverter having a configuration in which the outputs of a single-phase inverter are connected in series and three-phase star connected is known.

通常単相インバータをスター接続した電力変換装置においては、各単相インバータの直流電源が互いに異なる構成となる。このため、直流電源のインピーダンスや電圧のばらつきによって各相の瞬時電力や出力電圧が変動し、結果として各相の電流にアンバランスが生じる問題がある。尚、共通の直流電源から交流出力を生成する一般的な構成の3相インバータにおいては上記のアンバランスは基本的に生じない。   Usually, in a power conversion device in which single-phase inverters are star-connected, the DC power sources of the single-phase inverters have different configurations. For this reason, there is a problem that the instantaneous power and output voltage of each phase fluctuate due to variations in impedance and voltage of the DC power supply, resulting in imbalance in the current of each phase. Note that the above-mentioned imbalance does not basically occur in a three-phase inverter having a general configuration that generates an AC output from a common DC power supply.

1相分の出力電圧をn台の単相インバータの直列接続によって得るように構成した電力変換装置の出力電圧Vout(相電圧ピーク値)は、変調率をα、直流電圧をVdc、単相インバータ数をnとすると、
Vout=α×Vdc×n/√2・・・(1)
となる。ここで変調率とは、PWM制御における電圧基準の振幅とキャリア振幅との比を言う。(1)式により直流電圧Vdcにバラツキがある場合、また電力変換装置の負荷電流によってVdcが変動する場合、出力電圧にバラツキが発生することが分かる。特に高電圧を出力する電力変換装置においては、電圧アンバランスが数パーセント程度であっても、電流アンバランスが数十パーセントに及ぶ場合もある。
The output voltage Vout (phase voltage peak value) of the power converter configured to obtain an output voltage for one phase by connecting n single-phase inverters in series is a modulation factor α, a DC voltage Vdc, and a single-phase inverter. If the number is n,
Vout = α × Vdc × n / √2 (1)
It becomes. Here, the modulation rate refers to the ratio between the voltage reference amplitude and the carrier amplitude in PWM control. It can be seen from equation (1) that when the DC voltage Vdc varies, or when Vdc varies depending on the load current of the power converter, the output voltage varies. In particular, in a power converter that outputs a high voltage, even if the voltage imbalance is about several percent, the current imbalance may reach several tens percent.

このような出力電圧、出力電流のアンバランスによる悪影響を回避するため、個々の直流電源の電圧を検出し、その検出値に応じて各相の電圧基準を補正することによって線間電圧のバランスを維持する手法が提案されている(例えば特許文献1参照。)。
特開2006−271045号公報(第5−6頁、図1)
In order to avoid such adverse effects due to imbalance of output voltage and output current, the voltage of each DC power supply is detected, and the voltage reference of each phase is corrected according to the detected value to balance the line voltage. A method of maintaining has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2006-271045 A (page 5-6, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1に示された手法によれば、専用の電圧検出回路が必要となり装置が大型化する。特に、高圧インバータにおいては、電圧検出回路の絶縁を確保するために装置が複雑となり大型化する。また、電流は電圧をインダクタンスで割ったものを積分して得られるので、各相のインダクタンスにバラツキがある場合には電圧検出方式では誤差が積分されて補正が不十分となる恐れもある。   However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, a dedicated voltage detection circuit is required, which increases the size of the apparatus. In particular, in a high-voltage inverter, the apparatus becomes complicated and large in order to ensure insulation of the voltage detection circuit. In addition, since the current is obtained by integrating the voltage divided by the inductance, if the inductance of each phase varies, the error may be integrated in the voltage detection method and the correction may be insufficient.

本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、専用の電圧検出回路を持たず、誤差の積分の影響も無く出力電流をバランスさせることが可能な電力変換装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that does not have a dedicated voltage detection circuit and can balance output current without the influence of error integration. There is.

上記目的を達成するため、本発明の第1の発明である電力変換装置は、直流電源から平滑コンデンサを介して単相交流出力を得る少なくとも1台の単位インバータの出力で各相を形成するように構成した3相インバータと、この3相インバータの各相にゲートパルスを与えて出力電圧を制御する制御手段と、前記単位インバータの各々の出力電流を直接または間接的に検出する電流検出手段とから構成され、前記制御手段は、所望の周波数を有する3相の所望の出力電圧指令を発生する主制御部と、前記電流検出手段で得られた3相の出力電流の平均値との偏差に応じて前記出力電圧指令のうち少なくとも2相分を補正する電流アンバランス補正手段と、前記電流アンバランス補正手段によって補正された補正電圧指令に基づいて前記ゲートパルスを生成するPWM制御手段とを有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, the power conversion device according to the first aspect of the present invention forms each phase with the output of at least one unit inverter that obtains a single-phase AC output from a DC power source through a smoothing capacitor. A three-phase inverter configured as described above, a control means for applying a gate pulse to each phase of the three-phase inverter to control the output voltage, and a current detection means for directly or indirectly detecting each output current of the unit inverter; The control means includes a deviation between a main control unit for generating a desired output voltage command for three phases having a desired frequency and an average value of the output currents for three phases obtained by the current detection means. And a current unbalance correction unit that corrects at least two phases of the output voltage command, and the gate based on the correction voltage command corrected by the current unbalance correction unit. It is characterized by having a PWM control unit for generating a pulse.

また、本発明の第2の発明である電力変換装置は、直流電源から平滑コンデンサを介して単相交流出力を得る少なくとも1台の単位インバータの出力で各相を形成するように構成した3相インバータと、この3相インバータの各相にゲートパルスを与えて出力電圧を制御する制御手段と、前記単位インバータの各々の出力電流を直接または間接的に検出する電流検出手段とから構成され、前記制御手段は、所望の周波数を有する3相の所望の出力電圧指令を発生する主制御部と、前記出力電圧指令に応じて前記ゲートパルスを生成するPWM制御手段と、前記電流検出手段で得られた3相の出力電流の平均値との偏差に応じて前記PWM制御手段のうち少なくとも2相分の変調率を補正する電流アンバランス補正手段とを有することを特徴としている。   The power conversion device according to the second aspect of the present invention is a three-phase configuration in which each phase is formed by the output of at least one unit inverter that obtains a single-phase AC output from a DC power source via a smoothing capacitor. An inverter; control means for controlling the output voltage by applying a gate pulse to each phase of the three-phase inverter; and current detection means for directly or indirectly detecting each output current of the unit inverter, The control means is obtained by a main control unit that generates a desired output voltage command of three phases having a desired frequency, a PWM control unit that generates the gate pulse in response to the output voltage command, and the current detection unit. Current imbalance correction means for correcting a modulation factor for at least two phases of the PWM control means in accordance with a deviation from the average value of the three-phase output currents. To have.

本発明によれば、専用の電圧検出回路を持たず、誤差の積分の影響も無く出力電流をバランスさせることが可能な電力変換装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the power converter device which does not have a dedicated voltage detection circuit and can balance an output current without the influence of error integration.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

以下、本発明の実施例1に係る電力変換装置について、図1乃至図4を参照して説明する。図1は本発明の実施例1に係る電力変換装置の回路構成図である。   Hereinafter, the power converter concerning Example 1 of the present invention is explained with reference to Drawing 1 thru / or Drawing 4. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

単位インバータ1U、1V及び1Wは単相出力インバータであり、その出力をスター接続することにより3相インバータを構成し、交流電動機2に3相交流電力を供給している。単位インバータ1U、1V及び1Wは、詳細を後述する制御回路5からのゲートパルスによって、所望の周波数成分を持つ電圧を出力するように制御されている。   The unit inverters 1U, 1V, and 1W are single-phase output inverters. The outputs of the unit inverters 1U, 1V, and 1W constitute a three-phase inverter by star connection, and supply three-phase AC power to the AC motor 2. The unit inverters 1U, 1V and 1W are controlled so as to output a voltage having a desired frequency component by a gate pulse from the control circuit 5 which will be described in detail later.

単位インバータ1U及び1Wの出力電流Iu及びIwは、夫々電流検出器3U及び3Wによって検出され、制御回路5に与えられている。また、交流電動機2の回転速度ωmは速度検出器4によって検出され、制御回路5に与えられている。   The output currents Iu and Iw of the unit inverters 1U and 1W are detected by current detectors 3U and 3W, respectively, and are given to the control circuit 5. The rotational speed ωm of the AC motor 2 is detected by the speed detector 4 and given to the control circuit 5.

以下、制御回路5の内部構成について説明する。   Hereinafter, the internal configuration of the control circuit 5 will be described.

詳細は後述する主制御部6は、この実施例によれば、与えられた速度指令ωrと上記回転速度ωmとの偏差が最小となるように単位インバータ1U、1V及び1Wの出力電圧指令Vu*、Vv*及びVw*を調節する。そして、出力電流Iu及びIwを入力とした電流アンバランス補正回路8は、出力電流Iu及びIwのアンバランス分を補正するため、アンバランスの度合いに応じた補正出力信号Vuc及びVcwを夫々出力し、上述の出力電圧指令Vu*及びVw*を夫々加算補正する。このように加算補正して得られたU相及びW相の補正後の補正電圧指令Vu1*、Vw1*は、PWM制御器7U及び7Wに夫々与えられる。PWM制御器7U及び7Wは所定の変調手順に従ってゲート制御パルスGu及びGwを夫々出力し、単位インバータ1U及び1Wのスイッチング素子をオン・オフ制御する。尚、この実施例においては、出力電圧指令Vv*は補正されないままPWM制御器7Vに与えられる。そしてPWM制御器7Vは所定の変調手順に従ってゲート制御パルスGvを出力し、単位インバータ1Vのスイッチング素子をオン・オフ制御する。   According to this embodiment, the main control unit 6, which will be described in detail later, outputs the output voltage commands Vu * of the unit inverters 1U, 1V, and 1W so that the deviation between the given speed command ωr and the rotational speed ωm is minimized. , Vv * and Vw * are adjusted. The current unbalance correction circuit 8 having the output currents Iu and Iw as inputs outputs correction output signals Vuc and Vcw corresponding to the degree of unbalance, respectively, in order to correct the unbalance of the output currents Iu and Iw. The above-described output voltage commands Vu * and Vw * are added and corrected. The corrected voltage commands Vu1 * and Vw1 * after the U-phase and W-phase correction obtained by the addition correction are applied to the PWM controllers 7U and 7W, respectively. The PWM controllers 7U and 7W output gate control pulses Gu and Gw, respectively, according to a predetermined modulation procedure, and turn on / off the switching elements of the unit inverters 1U and 1W. In this embodiment, the output voltage command Vv * is supplied to the PWM controller 7V without being corrected. Then, the PWM controller 7V outputs a gate control pulse Gv according to a predetermined modulation procedure, and performs on / off control of the switching element of the unit inverter 1V.

単位インバータ1の内部回路構成を図2に示す。直流電源11の出力を平滑コンデンサ12を介し、スイッチング素子13AP、13AN、13BP及び13BNで構成される単相インバータ回路に供給する。各々のスイッチング素子13には逆並列にフライホイールダイオードが接続されている。上記単相インバータ回路の出力端子A、Bから交流出力が得られる。尚、直流電源11は図2に示されたようなバッテリーを用いても良いが、交流電源からコンバータを用いて整流して得るようにしても良い。   The internal circuit configuration of the unit inverter 1 is shown in FIG. The output of the DC power supply 11 is supplied through a smoothing capacitor 12 to a single-phase inverter circuit composed of switching elements 13AP, 13AN, 13BP, and 13BN. A flywheel diode is connected to each switching element 13 in antiparallel. An AC output is obtained from the output terminals A and B of the single-phase inverter circuit. The DC power source 11 may be a battery as shown in FIG. 2, but may be obtained by rectifying from an AC power source using a converter.

次に、主制御部6の詳細構成について図3を参照して説明する。   Next, a detailed configuration of the main control unit 6 will be described with reference to FIG.

速度指令ωrと回転速度ωmとの差分は速度制御器61に与えられる。速度制御器61はこの差分がゼロになるようにその出力であるトルク基準T*を調節する。このトルク基準T*は、磁束設定器62で設定された励磁指令Φ*で除算されてトルク電流基準Iq*に変換される。また、励磁指令Φ*は演算により励磁電流基準Id*に変換される。   The difference between the speed command ωr and the rotational speed ωm is given to the speed controller 61. The speed controller 61 adjusts the output torque reference T * so that the difference becomes zero. This torque reference T * is divided by the excitation command Φ * set by the magnetic flux setter 62 and converted into a torque current reference Iq *. Further, the excitation command Φ * is converted into an excitation current reference Id * by calculation.

一方、3相2相変換器64は電流検出器3U及び3Wで検出された交流電動機2の2相の電流から3相の電流を求め、これを直交変換することによってフィードバックトルク電流Iq及びフィードバック励磁電流Idを得る。これらのフィードバック電流Iq及びIdは上述のトルク電流基準Iq*及び励磁電流基準Id*と夫々比較され、夫々の偏差がゼロになるように、電流制御器63A及び63Bの夫々の出力であるq軸およびd軸の電圧基準Vq*及びVd*を夫々調節する。ここで得られたq軸およびd軸の電圧基準Vq*及びVd*は、2相3相変換器65により3相の出力電圧基準Vu*、Vv*及びVw*に変換される。   On the other hand, the three-phase two-phase converter 64 obtains a three-phase current from the two-phase current of the AC motor 2 detected by the current detectors 3U and 3W, and orthogonally transforms it to obtain a feedback torque current Iq and a feedback excitation. A current Id is obtained. These feedback currents Iq and Id are compared with the above-described torque current reference Iq * and excitation current reference Id *, respectively, and q-axis which is the output of each of the current controllers 63A and 63B so that the respective deviations become zero. And d-axis voltage references Vq * and Vd *, respectively. The q-axis and d-axis voltage references Vq * and Vd * obtained here are converted into three-phase output voltage references Vu *, Vv * and Vw * by the two-phase / three-phase converter 65.

また、トルク基準T*と励磁指令Φ*から演算によりすべり周波数ωsを求め、これに回転速度ωmを加えることにより電力変換装置の出力周波数ω1を決定する。この出力周波数ω1を積分して得られる出力位相基準θ1を、前述した3相2相変換器64の位相基準とするとともに、2相3相変換器65から3相の出力電圧基準Vu*、Vv*及びVw*を求めるための位相基準としている。   Further, the slip frequency ωs is obtained by calculation from the torque reference T * and the excitation command Φ *, and the output frequency ω1 of the power converter is determined by adding the rotational speed ωm thereto. The output phase reference θ1 obtained by integrating the output frequency ω1 is used as the phase reference of the three-phase two-phase converter 64 described above, and the three-phase output voltage references Vu * and Vv from the two-phase three-phase converter 65. * And Vw * are used as phase references.

以上述べた主制御部6は所謂ベクトル制御の機能を有するが、回転速度ωmを演算によって求めるセンサレスベクトル制御であっても良く、また、所謂V/F制御によって速度指令から電圧指令を直接生成するような制御システムであっても良い。センサレスベクトル制御の場合は速度検出器4が不要となり、V/F制御の場合は電流フィードバックを設けない構成であっても良い。   The main control unit 6 described above has a so-called vector control function, but may be sensorless vector control for calculating the rotational speed ωm, or directly generates a voltage command from the speed command by so-called V / F control. Such a control system may be used. In the case of sensorless vector control, the speed detector 4 is not required, and in the case of V / F control, a configuration in which no current feedback is provided may be used.

次に電流アンバランス補正回路8の詳細について説明する。図4に電流アンバランス補正回路8のブロック構成図を示す。単位インバータ1U及び1Wの出力電流値Iu、Iwを加算することによって単位インバータ1Vの出力電流Ivを求め、この3相の出力電流を絶対値回路82に入力することによって各々の出力電流の絶対値を得る。そしてこの各々の出力電流の絶対値を処理回路83に与える。処理回路83の出力は平均値演算回路84に与えられるが、処理回路83は平均値演算回路84で精度の良い平均値演算が行なえるような信号処理を行なう。   Next, details of the current imbalance correction circuit 8 will be described. FIG. 4 shows a block diagram of the current imbalance correction circuit 8. The output current Iv of the unit inverter 1V is obtained by adding the output current values Iu and Iw of the unit inverters 1U and 1W, and the absolute value of each output current is obtained by inputting this three-phase output current to the absolute value circuit 82. Get. The absolute value of each output current is given to the processing circuit 83. The output of the processing circuit 83 is given to the average value calculation circuit 84. The processing circuit 83 performs signal processing so that the average value calculation circuit 84 can perform an accurate average value calculation.

処理回路83の具体例の一つは1サイクル積分回路である。この場合、出力電流値Iu、Iv及びIwの基本波の1サイクルの間処理回路83によって積分し、その結果を所定のサンプリング期間ホールドして平均値演算回路84に与える。   One specific example of the processing circuit 83 is a one-cycle integration circuit. In this case, integration is performed by the processing circuit 83 for one cycle of the fundamental wave of the output current values Iu, Iv, and Iw, and the result is held for a predetermined sampling period and given to the average value calculation circuit 84.

処理回路83の他の具体例として、ローパスフィルタ回路がある。この場合、フィルタ定数を適切に選定し、制御時定数との関係で処理回路83の出力が概ね直流成分のみとなるようにする。   Another specific example of the processing circuit 83 is a low-pass filter circuit. In this case, the filter constant is appropriately selected so that the output of the processing circuit 83 is substantially only a direct current component in relation to the control time constant.

平均値演算回路84は処理回路83の各相出力を加算して3分の1とする演算を行なって電流平均値を求める。そして比較回路85によって処理回路83のU相及びW相出力と上記の電流平均値を夫々比較して各々の偏差を出力する。このU相及びW相の各々の偏差は、電圧加重回路86で出力電圧基準に比例した値に正規化する。尚この電圧加重回路86は低電圧で電流偏差が大きいとき、制御のフルスケールが過大となるのを防止する機能を持つが、必ずしもこれを設ける必要はない。   The average value calculation circuit 84 calculates the current average value by calculating each phase output of the processing circuit 83 to one third. Then, the comparison circuit 85 compares the U-phase and W-phase outputs of the processing circuit 83 with the current average value, and outputs each deviation. Each deviation of the U phase and the W phase is normalized to a value proportional to the output voltage reference by the voltage weighting circuit 86. The voltage weighting circuit 86 has a function of preventing the full scale of the control from becoming excessive when the current deviation is large at a low voltage, but it is not always necessary to provide this.

U相及びW相の各々の電圧加重回路86の偏差出力は補正制御器87の入力となる。補正制御器87は例えばPI制御を用いた制御器であり、これらの入力の偏差が夫々ゼロとなるようにその出力を調節する。   The deviation output of the voltage weighting circuit 86 for each of the U phase and the W phase is input to the correction controller 87. The correction controller 87 is a controller using PI control, for example, and adjusts its output so that the deviation between these inputs becomes zero.

このようにして補正制御器87の出力は電圧指令の補正量として、元の電圧指令Vu*及びVw*に夫々加算される。このようにして得られた補正電圧指令Vu1*、Vw1*は、前述したようにPWM制御回路7U、7WによりゲートパルスGu、Gwに夫々変換され、各々の単位インバータ1のスイッチング素子13に供給される。   In this way, the output of the correction controller 87 is added to the original voltage commands Vu * and Vw *, respectively, as the correction amount of the voltage command. The correction voltage commands Vu1 * and Vw1 * obtained in this way are converted into gate pulses Gu and Gw by the PWM control circuits 7U and 7W, respectively, as described above, and supplied to the switching element 13 of each unit inverter 1. The

以上説明したように、本発明によれば、各相を構成する単位インバータの出力電流がバランスするように電圧指令を補正するようにしたので、専用の電圧検出回路を持たず、誤差の積分の影響も無く出力電流をバランスさせることが可能な電力変換装置を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, since the voltage command is corrected so that the output currents of the unit inverters constituting each phase are balanced, there is no dedicated voltage detection circuit, and error integration is performed. It is possible to provide a power conversion device that can balance the output current without any influence.

尚、実施例1では、単位インバータ1を3台を用いて3相インバータを構成する例を示しているが、単位インバータ1の出力を複数台直列接続して3相インバータを構成しても良い。   In the first embodiment, an example in which a three-phase inverter is configured using three unit inverters 1 is shown. However, a plurality of unit inverters 1 may be connected in series to configure a three-phase inverter. .

また、本実施例においてU相及びW相の各々の電流からV相の電流を演算によって求める構成としたが、V相の電流も直接検出するようにしても良い。   In the present embodiment, the V-phase current is obtained from the U-phase and W-phase currents by calculation, but the V-phase current may also be directly detected.

更に、本実施例においては、電流アンバランス補正回路8の補正出力をU相及びW相の2相としたが、V相も含めた3相全ての補正を行なうようにしても良い。   Furthermore, in the present embodiment, the correction output of the current imbalance correction circuit 8 is two phases of the U phase and the W phase, but all three phases including the V phase may be corrected.

図5は本発明の実施例2に係る電力変換装置に用いられる制御回路の回路構成図である。   FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a control circuit used in the power conversion apparatus according to the second embodiment of the present invention.

この実施例2の制御回路5Aの各部について、図1の本発明の実施例1に係る電力変換装置の制御回路5の回路構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例2が実施例1と異なる点は、補正電圧指令Vu1*、Vw1*をリミット回路9U及び9Wを介してPWM制御器7U及び7Wに夫々与える構成とした点である。 The same parts of the control circuit 5A of the second embodiment as those of the circuit configuration diagram of the control circuit 5 of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. . The second embodiment is different from the first embodiment in that the correction voltage commands Vu1 * and Vw1 * are supplied to the PWM controllers 7U and 7W via the limit circuits 9U and 9W, respectively.

このリミット回路9U及び9Wを設けることによって、過剰な電圧補正を行なわないように保護することが可能となる。通常のアンバランスによる補正の量は高々数パーセント程度であるので、このリミット回路のリミット検出によって制御異常または装置故障を検出することも可能となる。この場合図示したようにアラームを出力するように構成する。   By providing the limit circuits 9U and 9W, it is possible to protect from excessive voltage correction. Since the amount of correction due to normal unbalance is at most several percent, it is possible to detect a control abnormality or device failure by detecting the limit of this limit circuit. In this case, an alarm is output as shown.

尚、図5のリミット回路9U及び9Wは補正電圧指令Vu1*、Vw1*の出力側に設けたが、このリミット回路は電流アンバランス補正回路8の出力側に設けるようにしても良い。この場合は、装置の運転電圧が低い状態であっても素早く異常を検出することが可能となる。   The limit circuits 9U and 9W in FIG. 5 are provided on the output side of the correction voltage commands Vu1 * and Vw1 *. However, this limit circuit may be provided on the output side of the current imbalance correction circuit 8. In this case, it is possible to quickly detect an abnormality even when the operating voltage of the apparatus is low.

図6は本発明の実施例3に係る電力変換装置に用いられる制御回路の回路構成図である。   FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a control circuit used in the power conversion apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

この実施例3の制御回路5Bの各部について、図1の本発明の実施例1に係る電力変換装置の制御回路5の回路構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例3が実施例1と異なる点は、電流アンバランス補正回路8の補正出力信号をPWM制御器7U及び7Wに与え、PWM制御器7U及び7Wの変調率を補正するようにした点である。従ってこの実施例3における電流アンバランス補正回路8の補正出力信号は、変調率補正信号として作用する。 The same parts of the control circuit 5B of the third embodiment as those in the circuit configuration diagram of the control circuit 5 of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. . The third embodiment is different from the first embodiment in that the correction output signal of the current imbalance correction circuit 8 is supplied to the PWM controllers 7U and 7W, and the modulation rates of the PWM controllers 7U and 7W are corrected. is there. Therefore, the correction output signal of the current imbalance correction circuit 8 in the third embodiment acts as a modulation rate correction signal.

ここで、PWM制御器7Uを例にその内部構成を説明する。図6に示したように、キャリア発生器71からのキャリア信号と電圧指令Vu*を比較器72によって比較し、その比較結果をパルス出力回路73に与えることによってパルス出力回路73がゲートパルスGuを出力するように構成されている。   Here, the internal configuration of the PWM controller 7U will be described as an example. As shown in FIG. 6, the carrier signal from the carrier generator 71 and the voltage command Vu * are compared by the comparator 72, and the comparison result is given to the pulse output circuit 73 so that the pulse output circuit 73 generates the gate pulse Gu. It is configured to output.

従って、(1)式に示したように、変調率即ちキャリア発生器71の振幅を電流アンバランス補正回路8の補正出力信号によって補正制御するようにすれば、電流アンバランスを補正することが可能となることは明らかである。   Therefore, as shown in the equation (1), if the modulation rate, that is, the amplitude of the carrier generator 71 is corrected and controlled by the correction output signal of the current imbalance correction circuit 8, the current imbalance can be corrected. It is clear that

尚、この実施例3についても電流アンバランス補正回路8の補正出力信号の出力または補正後の変調率にリミットをかけるようにすれば、実施例2で述べた効果が得られることは明らかである。   Note that it is obvious that the effect described in the second embodiment can be obtained by limiting the output of the correction output signal of the current unbalance correction circuit 8 or the corrected modulation factor in the third embodiment as well. .

以上述べた各実施例において、3相インバータの負荷は交流電動機2としたが、必ずしも交流電動機である必要はなく通常の負荷であっても良い。この場合、主制御部6は所望の周波数を有する所望の出力電圧指令を与える構成であれば良い。   In each of the embodiments described above, the load of the three-phase inverter is the AC motor 2. However, the load is not necessarily an AC motor and may be a normal load. In this case, the main controller 6 may be configured to give a desired output voltage command having a desired frequency.

本発明の実施例1に係る電力変換装置の回路構成図。The circuit block diagram of the power converter device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明に用いられる単位インバータの回路構成図。The circuit block diagram of the unit inverter used for this invention. 本発明に用いられる主制御部の一例を示すブロック構成図。The block block diagram which shows an example of the main control part used for this invention. 本発明に用いられる電流アンバランス補正回路の一例を示すブロック構成図。The block block diagram which shows an example of the current imbalance correction circuit used for this invention. 本発明の実施例2に係る電力変換装置に用いられる制御回路の回路構成図。The circuit block diagram of the control circuit used for the power converter device which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る電力変換装置に用いられる制御回路の回路構成図。The circuit block diagram of the control circuit used for the power converter device which concerns on Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1U、1V、1W 単位インバータ
2 交流電動機
3U、3W 電流検出器
4 速度検出器
5 制御回路
6 主制御部
7U、7V、7W PWM制御回路
8 電流アンバランス補正回路
9U、9W リミット回路

11 直流電源
12 平滑コンデンサ
13、13AP、13AN、13BP、13BN スイッチング素子

61 速度制御器
62 磁束設定器
63A、63B 電流制御器
64 3相−2軸変換器
65 2軸−3相変換器

71 キャリア発生器
72 比較器
73 パルス出力回路

81 加算器
82 絶対値回路
83 処理回路
84 平均値演算回路
85 比較回路
86 電圧加重回路
87 補正制御器
1, 1U, 1V, 1W Unit inverter 2 AC motor 3U, 3W Current detector 4 Speed detector 5 Control circuit 6 Main controller 7U, 7V, 7W PWM control circuit 8 Current imbalance correction circuit 9U, 9W Limit circuit

11 DC power supply 12 Smoothing capacitor 13, 13AP, 13AN, 13BP, 13BN Switching element

61 Speed controller 62 Magnetic flux setter 63A, 63B Current controller 64 3-phase-2 axis converter 65 2-axis-3 phase converter

71 Carrier generator 72 Comparator 73 Pulse output circuit

81 Adder 82 Absolute value circuit 83 Processing circuit 84 Average value calculation circuit 85 Comparison circuit 86 Voltage weighting circuit 87 Correction controller

Claims (9)

直流電源から平滑コンデンサを介して単相交流出力を得る少なくとも1台の単位インバータの出力で各相を形成するように構成した3相インバータと、
この3相インバータの各相にゲートパルスを与えて出力電圧を制御する制御手段と、
前記単位インバータの各々の出力電流を直接または間接的に検出する電流検出手段
とから構成され、
前記制御手段は、
所望の周波数を有する3相の所望の出力電圧指令を発生する主制御部と、
前記電流検出手段で得られた3相の出力電流の平均値との偏差に応じて前記出力電圧指令のうち少なくとも2相分を補正する電流アンバランス補正手段と、
前記電流アンバランス補正手段によって補正された補正電圧指令に基づいて前記ゲートパルスを生成するPWM制御手段と
を有することを特徴とする電力変換装置。
A three-phase inverter configured to form each phase with the output of at least one unit inverter that obtains a single-phase AC output from a DC power source via a smoothing capacitor;
Control means for controlling the output voltage by applying a gate pulse to each phase of the three-phase inverter;
A current detecting means for directly or indirectly detecting each output current of the unit inverter;
The control means includes
A main control unit for generating a desired output voltage command of three phases having a desired frequency;
Current imbalance correction means for correcting at least two phases of the output voltage command according to a deviation from an average value of the three-phase output currents obtained by the current detection means;
And a PWM control unit that generates the gate pulse based on a correction voltage command corrected by the current imbalance correction unit.
直流電源から平滑コンデンサを介して単相交流出力を得る少なくとも1台の単位インバータの出力で各相を形成するように構成した3相インバータと、
この3相インバータの各相にゲートパルスを与えて出力電圧を制御する制御手段と、
前記単位インバータの各々の出力電流を直接または間接的に検出する電流検出手段
とから構成され、
前記制御手段は、
所望の周波数を有する3相の所望の出力電圧指令を発生する主制御部と、
前記出力電圧指令に応じて前記ゲートパルスを生成するPWM制御手段と、
前記電流検出手段で得られた3相の出力電流の平均値との偏差に応じて前記PWM制御手段のうち少なくとも2相分の変調率を補正する電流アンバランス補正手段と
を有することを特徴とする電力変換装置。
A three-phase inverter configured to form each phase with the output of at least one unit inverter that obtains a single-phase AC output from a DC power source via a smoothing capacitor;
Control means for controlling the output voltage by applying a gate pulse to each phase of the three-phase inverter;
A current detecting means for directly or indirectly detecting each output current of the unit inverter;
The control means includes
A main control unit for generating a desired output voltage command of three phases having a desired frequency;
PWM control means for generating the gate pulse in response to the output voltage command;
Current imbalance correction means for correcting a modulation factor for at least two phases of the PWM control means according to a deviation from an average value of three-phase output currents obtained by the current detection means, Power converter.
前記電流アンバランス補正手段は、
前記電流検出手段で得られた3相の出力電流の絶対値を各々1サイクル積分し、この1サイクル積分電流値と、この1サイクル積分電流値の3相分の平均値との偏差を求めるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
The current imbalance correction means includes
The absolute values of the three-phase output currents obtained by the current detection means are each integrated for one cycle, and the deviation between the one-cycle integrated current value and the average value for the three phases of the one-cycle integrated current value is obtained. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is configured as described above.
前記電流アンバランス補正手段は、
前記電流検出手段で得られた3相の出力電流の絶対値をローパスフィルタに入力して平滑電流値を求め、この平滑電流値と、この平滑電流値の3相分の平均値との偏差を求めるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
The current imbalance correction means includes
The smoothing current value is obtained by inputting the absolute value of the three-phase output current obtained by the current detecting means to the low-pass filter, and the deviation between the smoothing current value and the average value of the three smoothing current values is calculated. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is obtained.
前記電流アンバランス補正手段の出力及び補正された補正電圧指令の出力のうち少なくとも一方が所定範囲を超えないようにリミットするリミット手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   2. The power converter according to claim 1, further comprising a limit unit configured to limit at least one of the output of the current imbalance correction unit and the output of the corrected correction voltage command so as not to exceed a predetermined range. . 前記電流アンバランス補正手段の出力及び補正された変調率のうち少なくとも一方が所定範囲を超えないようにリミットするリミット手段を設けたことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 2, further comprising a limit unit configured to limit at least one of the output of the current imbalance correction unit and the corrected modulation factor so as not to exceed a predetermined range. 前記リミット手段がリミットにかかる動作を行なったときアラームを発するようにしたことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 5 or 6, wherein an alarm is issued when the limit means performs an operation related to a limit. 前記3相インバータの負荷は交流電動機であり、
前記主制御部はベクトル制御、センサレスベクトル制御またはV/F制御を行うように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の電力変換装置。
The load of the three-phase inverter is an AC motor,
The power converter according to any one of claims 1 to 7, wherein the main control unit is configured to perform vector control, sensorless vector control, or V / F control.
前記3相インバータは、
複数台の前記単位インバータの出力を直列接続したものであることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の電力変換装置。
The three-phase inverter is
The power converter according to any one of claims 1 to 8, wherein outputs of the plurality of unit inverters are connected in series.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010183670A (en) * 2009-02-03 2010-08-19 Mitsubishi Electric Corp Power conversion apparatus
JP2013121272A (en) * 2011-12-08 2013-06-17 Daikin Ind Ltd Power conversion device
JP2014220943A (en) * 2013-05-09 2014-11-20 川崎重工業株式会社 Multilevel power conversion device and control method thereof
US10008951B2 (en) 2013-02-04 2018-06-26 Fortum Oyj System and method for coupling a monophase power source to a multiphase power network
US10199978B2 (en) 2016-12-16 2019-02-05 Fuji Electric Co., Ltd. Multiphase driver device and three-phase driver device
JP7379298B2 (en) 2020-08-28 2023-11-14 本田技研工業株式会社 power system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01177872A (en) * 1988-01-07 1989-07-14 Fuji Electric Co Ltd Current instantaneous-value control type pwm inverter
JPH0851793A (en) * 1994-08-05 1996-02-20 Yaskawa Electric Corp Protection of inverter
JP2000156982A (en) * 1998-11-18 2000-06-06 Toshiba Corp Ac output current abnormality detector
JP2000217367A (en) * 1999-01-25 2000-08-04 Hitachi Ltd Current control circuit, inverter controller, inverter and power converter
JP2002238263A (en) * 2001-02-14 2002-08-23 Railway Technical Res Inst Control device for pwm converter with zero-phase current control function
JP2003259698A (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Fuji Electric Co Ltd Method for correcting gain in three-phase current detector
JP2005065353A (en) * 2003-08-11 2005-03-10 Toyota Motor Corp Motor drive and automobile mounting it
JP2006271045A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Meidensha Corp Multi-phase serial multiplex power converter

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01177872A (en) * 1988-01-07 1989-07-14 Fuji Electric Co Ltd Current instantaneous-value control type pwm inverter
JPH0851793A (en) * 1994-08-05 1996-02-20 Yaskawa Electric Corp Protection of inverter
JP2000156982A (en) * 1998-11-18 2000-06-06 Toshiba Corp Ac output current abnormality detector
JP2000217367A (en) * 1999-01-25 2000-08-04 Hitachi Ltd Current control circuit, inverter controller, inverter and power converter
JP2002238263A (en) * 2001-02-14 2002-08-23 Railway Technical Res Inst Control device for pwm converter with zero-phase current control function
JP2003259698A (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Fuji Electric Co Ltd Method for correcting gain in three-phase current detector
JP2005065353A (en) * 2003-08-11 2005-03-10 Toyota Motor Corp Motor drive and automobile mounting it
JP2006271045A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Meidensha Corp Multi-phase serial multiplex power converter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010183670A (en) * 2009-02-03 2010-08-19 Mitsubishi Electric Corp Power conversion apparatus
JP2013121272A (en) * 2011-12-08 2013-06-17 Daikin Ind Ltd Power conversion device
US10008951B2 (en) 2013-02-04 2018-06-26 Fortum Oyj System and method for coupling a monophase power source to a multiphase power network
JP2014220943A (en) * 2013-05-09 2014-11-20 川崎重工業株式会社 Multilevel power conversion device and control method thereof
US10199978B2 (en) 2016-12-16 2019-02-05 Fuji Electric Co., Ltd. Multiphase driver device and three-phase driver device
JP7379298B2 (en) 2020-08-28 2023-11-14 本田技研工業株式会社 power system

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